نفسر ما هو التنفس الهوائي وكيف يتم وأمثلة. بالإضافة إلى مراحلها المختلفة والتنفس اللاهوائي.
ما هو التنفس الهوائي؟
يُعرف باسم التنفس الهوائي أو التنفس الهوائي لسلسلة من التفاعلات الأيضية التي تحدث داخلالخلايا التابع كائنات حية، والتي تحصل من خلالها طاقة كيمياء من تحلل الجزيئات عضوي (التنفس الخلوي).
إنها عملية معقدة للحصول عليها طاقة، الذي يستهلك الجلوكوز (C6H12O6) كوقود والأكسجين كمستقبل نهائي لـ الإلكترونات (مؤكسد) بالتفاعل مع حمض البيروفيك (C3H4O3). يتم الحصول عليها من هذا القبيلثاني أكسيد الكربون (CO2)والماء (H2O) وكميات عديدة من ثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP) ، جزيء الطاقة البيوكيميائية بامتياز.
هذه العملية نموذجية لحقيقيات النوى وأشكال معينة من بكتيريا، ويحدث وفقًا للصيغة التالية:ج6ح12أو6 + 6O2 → 6CO2 + 6 ح2O + ATP.
أمثلة على التنفس الهوائي
بعض الأمثلة على التنفس الهوائي هي:
- ال التمثيل الغذائي التابع البشر, الزواحفوالطيور والثدييات تمامًا ، يستخدمون رئتيهم للحصول على الأكسجين من الهواء.
- عملية التمثيل الغذائي للأسماك والكائنات المائية الأخرى ، والتي لديها خياشيم للحصول على الأكسجين من ماء.
- عملية التمثيل الغذائي للحشرات ، والتي تدمج الأكسجين من هواء من خلال سلسلة من القصبات الهوائية في جميع أنحاء جسمك. حالة أخرى هي الديدان والديدان التي تفعل الشيء نفسه للجلد (التنفس الجلدي).
مراحل التنفس الهوائي
التنفس الهوائي عملية معقدة تتضمن سلسلة من المراحل في تفاعل كيميائي طويل الأمد. هذه المراحل هي:
- تحلل السكر. تحدث الخطوة الأولى من التنفس الهوائي في السيتوبلازم من الخلية وأكسدة الجلوكوز (والجلسرين من الدهون الثلاثية ، إن وجدت). تكسر هذه العملية روابط كل جزيء من هذا السكر وتحصل في التبادل على جزيئين من حمض البيروفيك ، جنبًا إلى جنب مع جزيئين من ATP.
- نزع الكربوكسيل التأكسدي لحمض البيروفيك. تدخل جزيئات حمض البيروفيك السيتوبلازم في مصفوفة الميتوكوندريا (عضيات الخلية النشطة) ، حيث تتم معالجتها بواسطة مجمعالانزيمات (بيروفات ديهيدروجينيز) الذي يزيل ذرة كربون (نزع الكربوكسيل) ، ويتم إطلاقه على شكل ثاني أكسيد الكربون ، ثم ذرتين من الهيدروجين (نزع الهيدروجين). نتيجة لذلك ، يتم الحصول على جذور الأسيتيل (-CO-CH3) التي تبدأ بها المرحلة التالية.
- دورة كريبس. تحدث المرحلة الأخيرة من التنفس في دورة التمثيل الغذائي في مصفوفة الميتوكوندريا ، والمعروفة باسم دورة كريبس. يبدأ هذا بالأسيتيل من المرحلة السابقة ، والذي يتعرض للأكسدة لإنتاج جزيئين من ثاني أكسيد الكربون والطاقة في شكل غوانوزين ثلاثي الفوسفات (GTP) وجزيئات اختزال أخرى قابلة للاستخدام.
ثم سلسلة من تفاعلات كيميائية التي تعيد أكسدة المكونات الأنزيمية التي تم تقليلها في المرحلة السابقة ، مما يجعلها متاحة لاستخدام جديد ، والحصول على ATP جديد في هذه العملية.
يحدث هذا الأخير بالفعل في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا. يتم امتصاص الإلكترونات والبروتونات التي يتم إطلاقها في هذه العملية بواسطة الأكسجين الذي يتحول بعد ذلك إلى ماء.
التنفس اللاهوائي
يختلف التنفس اللاهوائي أو اللاهوائي عن التنفس في شيء واحد: وجود الأكسجين. يتكون هذا النوع من التنفس الخلوي من أكسدة السكريات الأحادية ، باستخدام عنصر آخر غير الأكسجين للأكسدة: مشتقات النيتروجين (النترات) والكبريت (الكبريتات والكبريتيدات) وثاني أكسيد الكربون ، الأيونات الحديد أو المنغنيز ، السيلينيوم (السيلنات) ، الزرنيخ (الزرنيخ) ، من بين أمور أخرى. هذه الجزيئات أقل فعالية ويتم توليد طاقة أقل من استخدام الأكسجين.
يختلف التنفس اللاهوائي عن التخمير، وتنتج مواد مختلفة كمنتجات ثانوية ، اعتمادًا على العنصر المستخدم كمتقبل للإلكترون. آلية التمثيل الغذائي هذه هي نموذجية لبعض البكتيريا و الكائنات الدقيقة بدائيات النوى التي تسكن البيئات انخفاض الأكسجين.